EP1469282A2 - Device for producing and projecting light marks - Google Patents

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EP1469282A2
EP1469282A2 EP04101568A EP04101568A EP1469282A2 EP 1469282 A2 EP1469282 A2 EP 1469282A2 EP 04101568 A EP04101568 A EP 04101568A EP 04101568 A EP04101568 A EP 04101568A EP 1469282 A2 EP1469282 A2 EP 1469282A2
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light beam
beam bundle
cylindrical lens
secondary light
device according
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    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00

Abstract

The device has a light source device (Q) for generating and radiating a primary light beam bundle (L1), collimating optics (K) for receiving the primary light beam bundle (L1) and for collimating, parallelizing and expanding the primary light beam bundle (L1) into a secondary light beam bundle (L2). The secondary light beam bundle (L2) is collimated in a directed manner and projection optics (P) receive a portion (L2Z) of the secondary light beam bundle (L2) which is converted into a tertiary light beam bundle (L3). The beam bundle (LM) is marked for a light mark (ML, MP) and radiated and projected. The projection optics (P) is acted upon by one of the secondary light beam bundle and a portion of the secondary light beam bundle so that central beam bundle of the secondary light beam bundle can be radiated through an area (ZA) of the projection optics (P). A marginal beam bundle (L2R) of the secondary light beam bundle is adjacent to the central beam bundle of the secondary light beam bundle can be radiated directly past the edge or outer surface of the area of the projection optics. The central beam bundle of the secondary light beam bundle is diffused through interaction with the cylindrical lens (Z) and can be projected substantially in the shape of a line as part of the tertiary light beam bundle or as a line mark beam bundle (LML) for a light mark (ML). A marginal beam bundle of the secondary light beam bundle can be projected substantially in a point and a spot as part of the tertiary light beam bundle or as a point mark bundle (LMP) for a light mark (MP).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a device for producing and projecting light marks, according to the preamble of claim. 1

Es ist bekannt, bei Herstellungsverfahren, konstruktiven Maßnahmen oder auch bei Bauvorhaben Vorrichtungen einzusetzen, durch welche Lichtmarken in geeigneter Weise erzeugt und projiziert werden können. It is known to use devices in manufacturing processes, constructive measures, or even in construction, which can be light marks appropriately generated and projected. Diese Lichtmarken werden verwendet, um bei den oben erwähnten Vorgängen absolute oder relative Positionen, Orientierungen und dergleichen von Gegenständen, Räumlichkeiten oder Örtlichkeiten zu definieren und einem Benutzer anzuzeigen. These light marks are used to define, in the above-mentioned operations absolute or relative positions, orientations, and the like of goods, premises or places and indicate to a user.

Bekannte Vorrichtungen zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken weisen dazu eine Lichtquelleneinrichtung, eine Kollimationsoptik sowie eine Projektionsoptik auf. Known devices for generating and projecting light marks, therefore, have a light source device, a collimating optics and projection optics. Die Lichtquelleneinrichtung dient zur Erzeugung und Aussendung eines primären Lichtstrahlenbündels. The light source device is used for generating and emitting a primary light beam. Die Kollimationsoptik ist zum Empfang des primären Lichtstrahlenbündels und zu dessen Kollimation, Parallelisierung und dabei Aufweitung in ein sekundäres Lichtstrahlenbündel sowie zum gerichteten Aussenden des sekundären Lichtstrahlenbündels ausgebildet und vorgesehen. The collimation lens is arranged to receive the primary light beam and for its collimation, parallelization and thereby expansion in a secondary light beam and for directional emission of the secondary light beam and provided. Die Projektionsoptik dient dem Empfang zumindest eines Teils des sekundären Lichtstrahlenbündels und der Wandlung des sekundären Lichtstrahlenbündels in zumindest ein für mindestens eine Lichtmarke geeignetes tertiäres Lichtstrahlenbündel oder Markierungsstrahlenbündel und deren Ausgabe und dabei zur Projektion mindestens einer Lichtmarke. The projection optical system is used to receive at least a portion of the secondary light beam and the conversion of the secondary light beam into at least one suitable for at least one light mark tertiary light beam or marking beam and the output thereof and thereby for projecting at least one light mark.

Dabei ist nachteilig, dass nur durch einen erheblichen Aufwand simultan sowohl Linienmarkierungen, also Lichtmarken in Form einer Linie, als auch Punkt- oder Fleckmarkierungen, also Lichtmarken in Form eines Punkts oder Flecks, erzeugt und projiziert werden können. It is disadvantageous that can be generated only by a considerable effort simultaneously both line marks, so light spots in the form of a line, as well as spot or stain marks, so light spots in the form of a dot or spot and projected. In der Regel sind dazu mehrere voneinander unabhängig betreibbare und doch aufeinander zu justierende und abzustimmende Projektionseinheiten mit entsprechenden Optiken notwendig. In general, a plurality of mutually independently operable and yet to be adjusted to each other and to be tuned projection units with corresponding optics are required for this.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken der eingangs erwähnten Art derart fortzubilden, dass auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise simultan gut sichtbare Punktmarken und Linienmarken mit besonders geringem optischem Aufwand und unter weitestgehender Vermeidung von Justagevorgängen erzeugbar und projizierbar sind. the object of the invention is based retrain a device for generating and projecting light marks of the type mentioned in such a way that a particularly simple and yet reliable manner simultaneously highly visible spot marks and line marks with particularly low optical effort and taking the utmost avoid Justagevorgängen generated and can be projected.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. The object is achieved in a device for producing and projecting light marks of the type mentioned according to the invention with the characterizing features of claim 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche. Advantageous further developments of the inventive device for producing and projecting light marks are subject of the dependent subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Projizieren von Lichtmarken ist allgemein dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik mit dem sekundären Lichtstrahlenbündel oder einem Teil davon derart beaufschlagbar ist, dass ein Bereich der Projektionsoptik im Wesentlichen von einem Zentralstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels im Wesentlichen vollständig derart durchstrahlbar ist und dass mindestens ein Randstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels benachbart zum Zentralstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels unmittelbar am Rand oder Mantel der Projektionsoptik vorbei derart aussendbar ist, dass das Zentralstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels durch Wechselwirkung mit der Projektionsoptik zerstreubar und als Teil des tertiären Lichtstrahlenbündels oder als Linienmarkenstrahlenbündel für eine Lichtmarke im Wesentlichen in Form einer Linie projizierbar ist und dass das mindestens eine Randstrahlenbündel des sekundären Lich The inventive device for projecting light marks is generally characterized in that the projection optics is so acted upon by the secondary light beam or a part thereof, that a portion of the projection optics is substantially of a central bundle of rays of the secondary light beam is substantially such penetrable complete and that at least one edge-ray beam of the secondary light beam adjacent to the central bundle of rays of the secondary light beam at the edge or shell of the projection optics is directly so be emitted over, that the central bundle of rays of the secondary light beam by interaction with the projection optics dispersible and as part of the tertiary light beam or as a line mark beam bundle for a light mark is substantially in the form of a line is projectable and that the at least one edge of the secondary radiation beam Lich tstrahlenbündels als Teil des tertiären Lichtstrahlenbündels oder als Punktmarkenstrahlenbündel für eine Lichtmarke im Wesentlichen in Form eines Punkts oder eines Flecks projizierbar ist. tstrahlenbündels be projected as part of the tertiary light beam or ray bundle point mark for a light mark is substantially in the form of a point or a spot.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Projizieren von Lichtmarken ist dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsoptik eine Zylinderlinse aufweist. A preferred embodiment of the inventive apparatus for projecting light marks is characterized in that the projection optics comprises a cylindrical lens. Ferner ist die Zylinderlinse mit dem sekundären Lichtstrahlenbündel oder dem Teil davon derart beaufschlagbar, dass ein Zylinderabschnittsbereich der Zylinderlinse als der Bereich der Projektionsoptik im Wesentlichen von einem Zentralstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels für die Lichtmarke im Wesentlichen in Form einer Linie im Wesentlichen vollständig durchstrahlbar ist und dass mindestens ein Randstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels für die Lichtmarke im Wesentlichen in Form eines Punkts oder eines Flecks benachbart zum Zentralstrahlenbündel des sekundären Lichtstrahlenbündels unmittelbar am Rand oder Mantel des Zylinderabschnitts als Rand oder Mantel des Bereichs der Projektionsoptik vorbei aussendbar ist. Further, the cylindrical lens with the secondary light beam or the part thereof is so acted on that cylinder section area of ​​the cylindrical lens is completely penetrable than the area of ​​the projection optics is substantially of a central bundle of rays of the secondary light beam for the light spot is substantially in the form of a line substantially and that at least an edge beam of rays of the secondary light beam for the light spot is substantially in the form of a point or a spot adjacent to the central bundle of rays of the secondary light beam as a boundary or casing of the area of ​​the projection optics can be emitted directly at the edge or shell of the cylinder portion past.

Auf diese Weise werden unter Verwendung einer einzigen Lichtquelleneinrichtung mit einer einzigen Projektionsoptik mit oder in Form einer Zylinderlinse simultan sowohl eine Lichtmarke in Form einer Linie, nämlich eine Linienmarke, als auch eine Lichtmarke in Form eines oder zweier Punkte, nämlich eine Punktmarke, erzeugbar und projizierbar. In this way, using a single light source device having a single projection optics or in the form of a cylindrical lens simultaneously both a light mark in the form of a line, namely a line mark, and a light mark in the form of one or two points, namely, a point mark, produced and projectable , Aufgrund der fixierten Geometrie durch Verwendung einer einzigen Zylinderlinse haben die Linienmarke und die Punktmarke oder die Punktmarken zueinander eine vorgegebene räumliche Beziehung, ohne dass es dazu einer Justage bedarf. Due to the fixed geometry by using a single cylindrical lens the line mark and the mark point or the point markers with each other have a predetermined spatial relationship, without being required adjustment. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anzahl optischer Komponenten gegenüber herkömmlichen Vorgehensweisen reduziert, so dass sich hier ein verringerter Wartungsaufwand und auch reduzierte Kosten bei der Herstellung und Instandhaltung einer derartigen Vorrichtung ergeben. Furthermore, the number of optical components in the inventive device is reduced compared to conventional procedures so that arise here a reduced maintenance and reduced costs in the production and maintenance of such a device.

Ein Aspekt der Erfindung ist somit, eine in der Projektionsoptik vorgesehen Zylinderlinse mit einem Lichtstrahlenbündel, welches sich aus einem primären Lichtstrahlenbündel durch Kollimation, Parallelisierung und Aufweitung als sekundäres Lichtstrahlenbündel ergibt, derart zu bestrahlen und mit diesem zu beaufschlagen, dass ein Teil des sekundären Lichtstrahlenbündels, nämlich ein Zentralstrahlenbündel einen Teil der Zylinderlinse, nämlich einen Zylinderabschnittsbereich davon oder ein Zylindersegment davon, im Wesentlichen vollständig durchstrahlt und dass ein anderer Teil des sekundären Lichtstrahlenbündels, nämlich mindestens ein Randstrahlenbündel unmittelbar am Rand oder Mantel der Zylinderlinse, nämlich des Zylinderabschnittsbereichs, welcher im Wesentlichen vollständig durchstrahlt wird, vorbeiläuft oder vorbei aussendbar ist. One aspect of the invention is thus a provided in the projection optical system cylindrical lens with a light beam, which results from a primary light beam by collimation, parallelization and expansion as a secondary light beam to be irradiated in such a way and to apply with this is that a part of the secondary light beam, namely, a central beam of rays a portion of the cylindrical lens, ie a cylinder portion region thereof, or a cylinder segment thereof, substantially completely irradiated and that another part of the secondary light beam, namely, at least one edge ray bundle directly on the edge or shell of the cylindrical lens, namely, the cylinder portion area which is substantially completely is irradiated, passes or has passed be emitted. Das Zentralstrahlenbündel wird durch Wechselwirkung oder Brechung mit dem durchstrahlten Zylinderabschnittsbereich zerstreut oder dispergiert, so dass sich nach Durchgang durch den Zylinderabschnittsbereich oder durch das Zylindersegment in der Anwendung oder im Betrieb auf einer entfernten Projektionsfläche eine Lichtmarke in Form einer Linie oder eine Linienmarke ergibt. The central beam is scattered or by interaction or refraction at the irradiated cylinder portion region is dispersed so that a light mark in the form of a line or a line mark obtained after passage through the cylinder portion region or by the cylinder segment in the application or in operation at a distant screen. Die Randstrahlenbündel oder das Randstrahlenbündel verlaufen oder verläuft außen am Mantel an der Zylinderlinse im Bereich des Zylinderabschnitts vorbei und bildet somit im Betrieb und in der Anwendung auf einer dann vorgesehenen Projektionsfläche eine entsprechende Punktmarke, also eine Lichtmarke in Form eines Punkts oder Flecks. extend the edge-ray beam or the marginal rays bundles or runs outside of the sheath to the cylindrical lens in the region of the cylinder portion past and thus forms in operation, and in the application on a then provided for projection a corresponding point mark, namely a light mark in the form of a dot or spot. Durch eine entsprechende Ausgestaltung können die Punktmarke und die Linienmarke in eine bestimmte räumliche Relation zueinander gesetzt werden, so dass sich z. By a corresponding configuration, the dot mark and the mark line can be set in a specific spatial relationship to one another, so that z. B. auf der Linienmarke durch die Punktmarke ein bestimmter räumlicher Referenzpunkt definieren und darstellen lässt. B. can be defined on the line mark by the mark point, a certain spatial reference point and display.

Dies alles ist beim Stand der Technik wenn überhaupt nur mit einem erheblichen Mehraufwand mit einer Mehrzahl von Projektionssystemen, nämlich für jede Lichtmarke oder für jeden Lichtmarkentyp ein separates, möglich. This is all in the prior art, if at all, only with a considerable additional expenditure with a plurality of projection systems, namely, for each light spot or the light spot for each type of a separate, possible.

Besonders vorteilhafte Projektions- und Abbildungsverhältnisse ergeben sich dann, wenn die Lichtquelleneinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung und Aussendung im Wesentlichen kohärenten und/oder monochromatischen Lichts für das primäre Lichtstrahlenbündel ausgelegt ist. Particularly advantageous projection and imaging conditions are obtained when the light source device is designed in accordance with a preferred embodiment of the inventive device for generating and transmitting substantially coherent and / or monochromatic light for the primary light beams. Dann nämlich stellen sich besonders scharfe Abbildungsverhältnisse im Betrieb ein. Then that is particularly sharp imaging conditions set in operation.

Unter bestimmten symmetrischen Verhältnissen ist es auch dann möglich, bei der Verwendung zweier Randstrahlenbündel, welche im Betrieb an gegenüberliegenden Randbereichen des Zylinderabschnittsbereichs vorbeilaufen, im Fernfeld des Lichtstrahlungsfeldes eine Interferenz zweier im Nahfeld noch getrennter Punktmarken zu einer einzigen gemeinsamen Punktmarke zu erreichen. Under certain symmetrical conditions, it is also possible to achieve with the use of two edge beams which pass on opposite edge portions of the cylinder portion area during operation, in the far field of the light radiation field interference of two in the near field still separate point links to a single common point mark. Dies hat insbesondere im Hinblick auf die Helligkeit und damit die Wahrnehmbarkeit der Punktmarke Vorteile. This, in particular in terms of brightness and thus the visibility of the dot brand advantages.

Zur Erzeugung kohärenten und/oder monochromatischen Lichts sind verschiedene Realisationen oder Ausführungsformen für die Lichtquelleneinrichtung denkbar. For producing coherent and / or monochromatic light different realizations or embodiments for the light source device are conceivable.

Vorteilhaft ist, wenn die Lichtquelleneinrichtung eine Laserlichtquelle aufweist oder von einer solchen gebildet wird. It is advantageous if the light source means comprises a laser light source or is formed from such. Diese kann monochromatisches kohärentes Licht mit einer hohen Intensität erzeugen This can produce monochromatic, coherent light with a high intensity

Dabei ist grundsätzlich jegliche Laserlichtquelle einsetzbar, wobei besonders vorteilhaft die Verwendung einer Laserdiode oder einer Anordnung einer Mehrzahl Laserdioden als Lichtquelleneinrichtung oder im Bereich davon ist. In this case, any laser light source is generally used, with particularly advantageous to use a laser diode or an arrangement of a plurality of laser diodes as a light source device or in the region thereof. Diese sind besonders kompakt und besitzen einen vergleichsweise geringen Energiebedarf. These are very compact and have a comparatively low energy requirements.

Starken Einfluss auf die Qualität im Hinblick auf Helligkeit, Kontrast und Abbildungsschärfe bei den Lichtmarken hat die Strahlform des sekundären Lichtstrahlenbündels, welches ja mit der Projektionsoptik wechselwirkt. Strong influence on the quality in terms of brightness, contrast and sharpness of image in the light marks having the beam shape of the secondary light beam, which of course interferes with the projection optics. Dazu ist in vorteilhafter Weise bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Strahlformung bezüglich des sekundären Lichtstrahlenbündels zwischen der Kollimationsoptik und der Projektionsoptik eine Blendeneinrichtung vorgesehen. To this end, a shutter means provided in a further embodiment of the device for beam forming with respect to the secondary light beam between the collimating lens and the projection optical system in an advantageous manner. Diese Blendeneinrichtung gibt dem sekundären Lichtstrahlenbündel eine bestimmte symmetrische Form und räumliche Ausdehnung. This screening device is the secondary light beam in a specific symmetrical shape and spatial extent. Die Blendeneinrichtung kann auch Teil der Kollimationsoptik sein. The screening device may also be part of the collimating optics.

Die Blendeneinrichtung kann bei bestimmten Anwendungen als Kreisblende oder als Blende in Form einer Ellipse ausgebildet sein. The aperture means may be constructed as a circular aperture or as a diaphragm in the form of an ellipse in certain applications. Denkbar sind aber auch Rechteckblenden. Are also conceivable rectangular aperture. Diese Formen können die Blendeneinrichtung selbst bilden oder sie können als Bestandteile einer Blendeneinrichtung mit einer Mehrzahl von Blenden und gegebenenfalls weiteren Komponenten vorhanden sein. These forms may themselves form the shading device, or they may be present as components of a diaphragm device having a plurality of apertures and, optionally, other components.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die jeweilige Blendeneinrichtung, z. It is particularly advantageous here if the respective aperture means such. B. als eine Kreisblende oder eine Rechteckblende, in Bezug auf den Querschnitt des zu begrenzenden sekundären Lichtstrahlenbündels konzentrisch ausgebildet und angeordnet ist. Example, as a circular aperture or a rectangular aperture is formed concentrically with respect to the cross section of the limiting to the secondary light beam and arranged. Das bedeutet, dass die jeweilige Blendeneinrichtung einen geometrischen Mittelpunkt oder Schwerpunkt besitzt und dass dieser geometrische Mittelpunkt oder Schwerpunkt mit dem geometrischen Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa übereinstimmt. This means that the respective aperture means has a geometric center or center of gravity and that the geometric center or center of gravity coincides with the geometric center or centroid of the cross section of the secondary light beam approximately.

Bei der Zylinderlinse für die Projektionsoptik bieten sich grundsätzlich sämtliche Zylinderformen an. In the cylinder lens for the projection optics to all cylindrical shapes offer in principle. Besonders vorteilhaft aufgrund seiner Einfachheit ist jedoch die Grundform eines Kreiszylinders. However, particularly advantageous due to its simplicity is the basic form of a circular cylinder. Entsprechend ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zylinderlinse in Form eines Kreiszylinders ausgebildet und besitzt insbesondere einen entsprechenden Kreisradius R für die zugrunde liegende Kreisgrundfläche und eine entsprechende Symmetrieachse X, bezüglich der die Zylinderlinse rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Accordingly, the cylindrical lens is formed in the shape of a circular cylinder in a particularly preferred embodiment of the device according to the invention and in particular has a corresponding circle radius R of the underlying circular base area and a corresponding axis of symmetry X, with respect to the cylindrical lens is rotationally symmetrical.

Zur weiteren Konkretisierung des erfindungsgemäßen Prinzips werden die Größenverhältnisse der einzelnen optischen Komponenten, der jeweiligen Strahlenbündel und der verwendeten Lichtwellenlänge oder Lichtwellenlängen geeignet gewählt ausgebildet. For more details regarding the principle of the invention, the proportions of the individual optical components of the respective beam and the light wavelength or wavelengths of light used are formed suitably selected.

Die Zylinderlinse besitzt z. The cylindrical lens has such. B. einen optischen Wirkdurchmesser D. Dieser ist, insbesondere in Bezug auf das sekundäre Lichtstrahlenbündel, in etwa identisch mit dem doppelten Radius R der zugrunde liegenden Kreisgrundfläche, wenn der Zylinderlinse ein Kreiszylinder zugrunde gelegt ist. B. an optical effective diameter D. This is, particularly in relation to the secondary light beams in approximately the same as twice the radius R of the circular base surface underlying when the cylindrical lens is a circular cylinder is used.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch Wahl der Art und/oder der Geometrie der Lichtquelleneinrichtung, der Kollimationsoptik und/oder deren geometrischer und/oder Lagebeziehung zueinander das sekundäre Lichtstrahlenbündel mit einem im Wesentlichen elliptischen Querschnitt ausbildbar. In a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention by selection of the type and / or the geometry of the light source means, the collimating lens and / or their geometric and / or positional relationship to one another, the secondary light beam with a substantially elliptical cross-section formable. Dieser hat insbesondere eine bestimmte große Halbachse a und eine bestimmte kleine Halbachse b. This has in particular a certain semi-major axis a and a certain small semi-axis b.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die große Halbachse a des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderachse verlaufend gewählt und ausgebildet ist. In one embodiment of the device according to the invention it is provided that the semi-major axis extending chosen a the cross-section of the secondary light beam approximately perpendicular to the symmetry axis X of the cylinder axis and is formed.

Dann ist es von Vorteil, dass die große Halbachse a des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa dem 8-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. dem 4-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. Then it is advantageous that the semi-major axis corresponds to a cross section of the secondary light beam is approximately 8 times the radius R of the cylindrical lens and 4 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens. Zusätzlich oder alternativ ist dabei vorgesehen dass die kleine Halbachse b des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa dem 2-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. dem 1-fachen Wirkdurchmesser der Zylinderlinse entspricht. Additionally or alternatively, it is provided that the small semi-axis b in about the 2-times the radius R corresponds to the cylindrical lens or the 1-times the effective diameter of the cylindrical lens of the cross section of the secondary light beam.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dann eine Kreisblende vorgesehen, deren Radius Rkb etwa dem 4-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 2-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. In a further embodiment of the device according to the invention, a circular aperture is then provided, whose radius Rkb corresponds to about 4 times the radius R of the cylindrical lens, and about 2 times the optical effective diameter D of the cylindrical lens. Alternativ kann eine Rechteckblende vorgesehen sein, welche eine erste Kante c senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse aufweist, die etwa dem 3-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. dem 1, 5-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht, und welche eine zweite Kante d parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse aufweist, welche etwa dem 5-fachen Radius der Zylinderlinse bzw. etwa dem 2,5-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. Alternatively, a rectangular aperture may be provided which has a first edge c perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens, which corresponds to approximately 3 times the radius R of the cylindrical lens or the 1, 5 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens, and which has a second edge d has, parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens, which corresponds to approximately 5 times the radius of the cylindrical lens, or about 2.5 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens.

Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die große Halbachse a des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse verlaufend gewählt und ausgebildet ist. In an alternative embodiment of the device according to the invention it is provided that the semi-major axis is selected a the cross-section of the secondary light beam approximately parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens extending and formed.

Bei dieser Variante ist es dann von besonderem Vorteil, wenn die große Halbachse a des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa dem 12-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 6-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. In this variant, it is then of particular advantage when the large semi-axis corresponds to a of the cross section of the secondary light beam in about 12-times the radius R of the cylindrical lens, or about 6 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens. Alternativ oder zusätzlich ist es dann vorgesehen, dass die kleine Halbachse b des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels in etwa dem 4-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 2-fachen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. Alternatively or additionally, it is then envisaged that the semi-minor axis b of the cross section of the secondary light beam roughly corresponds to the 4-times the radius R of the cylindrical lens, or about 2 times effective diameter D of the cylindrical lens.

Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Kreisblende oder alternativ eine Rechteckblende denkbar. Also in this embodiment of the device according to the invention a circular aperture or alternatively a square aperture are conceivable.

Bei der Verwendung einer Kreisblende ist es von Vorteil, wenn deren Radius Rkb etwa dem 4-fachen oder dem 6-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 2-fachen bzw. etwa dem 3-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. When using a circular aperture, it is advantageous if the radius of Rkb corresponds to about 4 times or 6 times the radius R of the cylindrical lens, or about 2 times and about 3 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens.

Bei der Verwendung der Rechteckblende weist diese eine erste Kante c senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse auf, welche etwa dem 3-fachen oder etwa dem 6-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 1,5-fachen oder etwa dem 3-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse entspricht. In the use of the rectangular aperture, the latter has a first edge c perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens, which is about 3 times, or about 6 times the radius R of the cylindrical lens, or about 1.5 times, or about 3 times corresponds to the optical effective diameter D of the cylindrical lens. Ferner besitzt die Rechteckblende eine zweite Kante d parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse, und zwar entsprechend etwa dem 4-fachen Radius R der Zylinderlinse bzw. etwa dem 2-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse. Further, the rectangular aperture having a second edge of d parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens, corresponding to about 4 times the radius R of the cylindrical lens, and about 2 times the optical effective diameter D of the cylindrical lens.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen sind dazu geeignet, eine Linienmarke auszubilden, auf der sich als Bezugspunkt ein oder zwei Punktmarken darstellen lassen. The embodiments described so far are suitable for forming a line mark on which can be represented, one or two point markers as reference point.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird jedoch die Zylinderlinse in Form eines Schiefzylinders ausgebildet, wobei mindestens eine gegenüber der Symmetrieachse X der Zylinderlinse geneigte Grundfläche A oder Endfläche A vorgesehen ist. In a particularly preferred embodiment of the device according to the invention, however, the cylindrical lens is formed in the shape of a slant cylinder, at least one with respect to the symmetry axis X of the cylindrical lens inclined base A or end face A is provided. Diese geneigte Grundfläche A oder Endfläche A wird verspiegelt ausgebildet vorgesehen. This inclined base A or end surface A is formed mirror provided. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass durch die verspiegelte Grundfläche A oder Endfläche A zumindest ein Teil des sekundären Lichtstrahlenbündels derart reflektierbar ist, dass außerhalb der Ebene, welche durch die Vorrichtung selbst und durch das tertiäre Lichtstrahlenbündel für die Lichtmarke gebildet wird, eine externe und weitere Lichtmarke im Wesentlichen in Form eines Punkts oder Flecks abbildbar oder projizierbar ist. The arrangement is chosen so that by the mirrored base A or end face A at least a portion of the secondary light beam is such reflectable that outside the plane formed by the device itself and by the tertiary light beam for the light spot, an external and further light spot is substantially imaged in the form of a dot or spot or projected.

Durch diese Maßnahme wird also erreicht, dass aus der Projektionsebene für die Linienmarke heraus, z. This measure is therefore achieved that from the projection plane of the line mark out for. B. aber nicht ausschließlich senkrecht dazu, eine Punktmarke nach oben oder nach unten heraus abgebildet oder projiziert wird. B. but not exclusively perpendicular thereto, a point mark up or down is mapped out or projected. So kann z. Thus, can. B. in der Anwendung die Linienmarke an eine Wand eines Raums in einem Gebäude projiziert werden, während die zusätzliche oder weitere Punktmarke an der Decke oder am Boden erscheint und als weitere Referenz dient. B. the line mark to be projected onto a wall of a room in a building in the application, while the additional or further point mark will appear on the ceiling or on the ground and serves as another reference.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind beide Grundflächen A oder Endflächen A der Zylinderlinse geneigt, verspiegelt und derart ausgebildet, dass zwei externe und weitere Lichtmarken im Wesentlichen in Form eines Punkts oder Flecks abbildbar oder projizierbar sind. In a particularly advantageous embodiment of the inventive apparatus both base areas are inclined end surfaces A or A of the cylindrical lens, mirror and formed such that two external light and other brands are substantially imaged in the form of a dot or spot or projected.

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Darstellung: These and other aspects of the present invention will become apparent from the following chart:

Herkömmlicherweise können Linienmarken z. Traditionally, line brands can such. B. als eine Reihe von diskreten Punkten mit Hilfe von diffraktiven Elementen erzeugt werden. B. be generated as a series of discrete points by means of diffractive elements. Der Nachteil dabei ist, dass die Linie nicht kontinuierlich ist. The disadvantage is that the line is not continuous. Eine andere konventionelle Linienmarke wird durch eine einfache Zylinderlinse produziert. Another conventional line brand is produced by a simple cylindrical lens. Der Nachteil ist, dass die Intensität auf einer breiten Linie verteilt ist, so dass die Linie bei großer Entfernung in bestimmten Lichtverhältnissen der Umgebung nicht mehr gut sichtbar ist. The disadvantage is that the intensity is spread over a wide line so that the line is no longer visible at a great distance in certain lighting conditions of the environment. Auf der Linie ist kein Bezugspunkt zu erkennen, welcher aber in vielen Fällen gewünscht ist. On the line is no reference point can be seen, which is, however, desirable in many cases. Zum Beispiel, wenn die Linie senkrecht ausgerichtet ist, um einen nivellierten Punkt auf der Linie festzustellen. For example, if the line is oriented perpendicular to determine a leveled point on the line.

Eine Idee der Erfindung ist, die Abbildung eines Bezugspunktes auf eine Linienmarke in großer Entfernung zu ermöglichen, ohne auf die Kontinuität der Linie zu verzichten. One idea of ​​the invention is to enable the mapping of a reference point on a line mark at a great distance without losing the continuity of the line. Dies wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht. This is achieved by the inventive device.

Der Durchmesser des kollimierten oder in einer bestimmten Entfernung fokussierten Laserstrahls ist größer als der optische Wirkdurchmesser der Zylinderlinse. The diameter of the collimated or focused at a certain distance the laser beam is larger than the optical effective diameter of the cylindrical lens. So können sich zwei Randbereiche des kollimierten Laserstrahls ungehindert weiter nach vorne ausbreiten. Thus, two edge regions of the collimated laser beam can freely spread further to the front. Im Nahfeld werden eine Linie und zwei Punkte um das Zentrum gebildet. In the near field line and two dots are formed around the center. Ab einem bestimmten Abstand von der Zylinderlinse, welcher vom Außendurchmesser der Zylinderlinse abhängig ist, also im Fernfeld, werden die beiden Randstrahlenbündel der Punkte zu einem Punkt interferieren. At a certain distance from the cylindrical lens, which is dependent on the outer diameter of the cylindrical lens, so in the far field, the two edge beams of the points will interfere to a point.

Der Strahldurchmesser und die Blende können bestimmte Formen annehmen und an den Rändern des Hauptlaserstrahls so gestaltet werden, dass die Bildung des Punktes im Fernfeld beeinflusst wird. The beam diameter and the aperture may take specific forms and may be designed at the edges of the main laser beam so that the formation of the spot is influenced in the far field.

Die Blenden können in Form eines Kreises oder Rechtecks ausgebildet sein. The aperture may be formed in the shape of a circle or rectangle.

Die Großachse oder große Halbachse a des Laserstrahls kann senkrecht zur Zylinderlinsenachse Z stehen. The major axis or large semi-axis a of the laser beam can be perpendicular to the cylindrical lens axis Z.

ZB kann der Randstrahl durch eine Kreisblende geschnitten werden, so dass die eine Seite des Randstrahls eine Krümmung bekommt, dh der Randstrahl nimmt eine unsymmetrische Form an. For example, the edge beam can be cut by a circular diaphragm, so that the one side of the marginal ray get a curvature, ie, the edge beam assumes an asymmetrical shape. Dagegen wird der Randstrahl durch eine Rechteckblende annähernd symmetrisch. In contrast, the edge beam is approximately symmetrically by a rectangular aperture. Das Beugungsbild wird dadurch bessere Symmetrie aufweisen. The diffraction pattern is characterized to have better symmetry.

Einfluss der Blendengröße: Je größer die Blendendurchmesser bzw. je länger die Breite des Rechtecks wird, desto schmaler erscheint das Beugungsbild in horizontaler Richtung, dh es ergibt sich eine bessere Ortsauflösung in horizontaler Richtung. Influence of aperture size: The bigger the aperture diameter or the longer the width of the rectangle, the smaller the diffraction image appears in the horizontal direction, that is, it results in a better spatial resolution in the horizontal direction.

Die Großachse oder große Halbachse a der Ellipse des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels des Laserstrahls kann auch parallel zur Zylinderachse der Zylinderlinse stehen. The major axis or a semi-major axis of the ellipse of the cross section of the secondary light beam of the laser beam can also be parallel to the cylinder axis of the cylindrical lens. Diese Ausführungsformen werden auch als Line-Dot-Laser bezeichnet. These embodiments are also referred to as line-dot laser. Dann hat die Blendenform mehr Einfluss auf das Beugungsbild als die Blendengröße, weil die Breite des Laserstrahls in diesen Fällen bedingt beschränkt ist. Then the aperture shape has more influence on the diffraction pattern as the aperture size because the width of the laser beam in these cases is due limited. Der Versuch, die Breite zu vergrößern, bringt den großen Nachteil des Energieverlustes mit sich, damit leidet auch die Sichtbarkeit der Linienmarke. Trying the width zoom, has the great disadvantage of energy loss with it, so suffers the visibility of the line brand.

Es können zusätzlich zwei in entgegen gesetzten Richtungen ausgerichtete Punktstrahlen für externe Punktmarken vorgegeben werden durch zwei Spiegelflächen integriert auf der Zylinderlinse. It can also be given two in opposite directions oriented spot beams for external point marks by two mirror surfaces integrated on the cylindrical lens. Die beiden Enden der Zylinderlinse sind dann mit Spiegelflächen versehen, welche z. The two ends of the cylindrical lens are then provided with mirror surfaces which z. B. 45° zur Zylinderachse liegen. B. 45 ° are to the cylinder axis. Außerdem liegen sie 90° zueinander. In addition, they are each 90 °. Diese Ausführungsform wird auch als Line- Multibeam-Laser bezeichnet. This embodiment is also referred to as line multibeam laser.

Die Großachse a der Ellipse des Laserstrahls kann dann parallel zur Verbindungslinie zweier runder Blenden ausgerichtet sein. The major axis a of the ellipse of the laser beam can then be aligned parallel to the line connecting two round apertures. An den beiden 45°-Spiegelflächen A werden zwei Teilstrahlen um 90° umgelenkt. two sub-beams are deflected by 90 ° at the two 45 ° -Spiegelflächen A. Die kurze Seite (bzw. die Breite) b des Querschnitts des Laserstrahls muss größer sein als der Durchmesser D der Zylinderlinse, so dass sich ein Teil des Laserstrahls vorbei an beiden Seiten der Zylinderlinse weiter ausbreiten kann. The short side (or width) b of the cross section of the laser beam must be greater than the diameter D of the cylindrical lens, so that a part of the laser beam may further propagate past both sides of the cylindrical lens. Die zwei auf diese Weise erzeugten Strahlenpunkte stehen 90°-senkrecht auf der Fläche, welche der Linienlaser aufspannt. The two beam spots generated in this manner are 90 ° -senkrecht on the surface which spans the line lasers.

Es kann in einem Gerät auch eine Kombination aus Line-Dot- und Line-Multibeam-Laser vorgesehen sein, wie das in Fig. 12 gezeigt ist. It may be provided in a single device, a combination of line-dot and line multi-beam laser, as shown in Fig. 12. Es besteht aus einem Modul A als Line-Multibeam-Laser und einem Modul B als Line-Dot-Laser. It consists of a module A as a line multibeam laser and a module B as a line-dot lasers. Die beiden Module sind auf einem Träger befestigt so, dass die beiden Linienmarken der Module A und B senkrecht zueinander stehen, wobei die zwei Punktmarken nach oben und unten im Lot zeigen. The two modules are mounted on a support so that the two line marks of the modules A and B are perpendicular to each other, wherein the two point markers showing up and down in the solder. Die Punktlaser von Module A und B bilden ein rechtwinkliges Koordinatensystem und haben gleichen Ursprung (Koinzidenz). The point of laser modules A and B form a rectangular coordinate system and have the same origin (coincidence). Der ganze Aufbau ist an einem Pendel, beispielsweise an einer stabilen Schnur oder Faden, aufgehängt. The entire structure is on a pendulum, for example, at a stable string or thread suspended. Durch Wirkung der Schwerkraft ist der ganze Aufbau im Lot ausgerichtet und kann hin- und herpendeln. By the action of gravity of the whole structure in the solder is aligned and can swing back and forth.

Ausrichtungen des Linie-Dot-Lasers: Orientations of the line-dot laser:

Drei mögliche Lagen des Linie-Dot-Lasers sind denkbar. Three possible positions of the line dot laser are conceivable.

  • Die Linie ist in waagerechter Lage. The line is in a horizontal position.
  • Die Linie ist im Lot, so dass die Punktmarke in horizontaler Lage liegt. The line is in the solder, so that the point mark is located in a horizontal position.
  • Die Linie ist so ausgerichtet, dass die Punktmarke über dem Modul und im Lot liegt. The line is oriented so that the point mark is located on the module and in the solder.

Die Kombinationen dieser drei Lagen durch Verwendung von drei solchen Optikeinheiten ist bei den Anwendungen denkbar. The combinations of these three layers through the use of three such optical units is conceivable in the applications.

Ausrichtungen des Linie-Multibeam-Lasers: Orientations of the line-multibeam laser:

Zwei mögliche Lagen des Linie-Multibeam-Lasers sind denkbar, nämlich den Laser so auszurichten, dass die beiden Strahlpunkte im Lot liegen, oder den Laser so auszurichten, dass die beiden Strahlenpunkte und die Punktmarke in horizontaler Lage liegen. Two possible positions of the line-multibeam laser are conceivable, namely align the laser such that the two beam spots are in the solder, or so align the laser, that the two beam spots and the dot mark be placed in a horizontal position.

Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun anhand bevorzugter Ausführungsformen auf der Grundlage der beigefügten Figuren näher erläutert. These and other aspects of the present invention will now be explained in more detail with reference to preferred embodiments based on the attached figures.

Fig. 1, 2 Fig. 1, 2
zeigen in schematischer und teilweise geschnittener Draufsicht zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken. show in a schematic and partially sectional plan view of two embodiments of the inventive device for generating and projecting light marks.
Fig. 3A, 3B Fig. 3A, 3B
zeigen Fotografien der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken erzeugten Lichtmarken im Nahfeld bzw. im Fernfeld. show photographs of light spots generated with an inventive device for producing and projecting light marks in the near field or the far field.
Fig. 4A-6B FIGS. 4A-6B
zeigen in schematischer Ansicht Details verschiedener Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken. show a schematic view of details of various embodiments of the inventive device for generating and projecting light marks.
Fig. 7-10 Fig. 7-10
zeigen verschiedene Aspekte einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken. illustrate various aspects of another embodiment of the inventive device for producing and projecting light marks.
Fig. 11A, 11B FIG. 11A, 11B
zeigen zwei Module unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken. show two modules using the inventive device for generating and projecting light marks.
Fig. 12-14B Fig. 12-14B
zeigen in schematischer Ansicht eine mögliche Anwendung für die Module aus Fig. 11A und 11B. show in a schematic view a possible application for the modules of FIGS. 11A and 11B.

Nachfolgend bezeichnen dieselben Bezugszeichen in Aufbau und/oder Funktion ähnliche oder gleiche Bauelemente oder Baugruppen, ohne dass in jedem Fall ihres Auftretens eine detaillierte Beschreibung dieser Bauelemente oder Baugruppen wiederholt wird. Subsequently, the same reference characters in structure and / or function similar or identical components or assemblies, without that in each case of their occurrence a detailed description of these components or modules is repeated.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken. Fig. 1 is a schematic plan view of an embodiment of the inventive device 1 for producing and projecting light marks.

Hauptkomponenten der Vorrichtung 1 sind die Lichtquelleneinrichtung Q, die Kollimationsoptik K sowie die Projektionsoptik P. Die Lichtquelleneinrichtung Q erzeugt Primärlicht in Form eines primären Lichtstrahlenbündels L1. Main components of the device 1, the light source device Q, the collimating optics and the projection optical system K P. The light source device Q are generated primary light in the form of a primary light beam L1. Die Kollimationsoptik K nimmt zumindest einen Teil des primären Lichtstrahlenbündels L1 auf und formt daraus ein sekundäres Lichtstrahlenbündel L2, welches im Vergleich zum primären Lichtstrahlenbündel L1 kollimiert, parallelisiert sowie gegebenenfalls aufgeweitet ist. The collimating optics K at least receives a portion of the primary light beam L1, and forms therefrom a secondary light beam L2, which is collimated in comparison to the primary light beam L1, as well as parallelization is optionally widened. Ferner wird durch die Kollimationsoptik K das sekundäre Lichtstrahlenbündel L2 in gerichteter Art und Weise ausgegeben oder ausgesandt. Further, the secondary light beam L2 is issued in a directional manner or emitted by the collimating optics K. Dies erfolgt derart, dass die im Strahlengang vorgesehen Projektionsoptik P zumindest zum Teil bestrahlt wird. This is done such that the beam path is provided in the projection optical system P is irradiated at least in part. Die Projektionsoptik P besteht in der Ausführungsform der Fig. 1 im Wesentlichen aus einer Zylinderlinse Z. In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die gesamte optische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt, so dass die Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P hier in Form eines Kreises erscheint. The projection optical system P is in the embodiment of Fig. 1 is substantially of a cylindrical lens Z. In Fig. 1 there is shown a cross section through the entire optical arrangement of the inventive device 1, so that the cylindrical lens appears Z of the projection optical system P here in the form of a circle ,

Erfindungsgemäß wird die Zylinderlinse Z so mit dem sekundären Lichtstrahlenbündel L2 beaufschlagt, dass ein Zylinderabschnittsbereich ZA der Zylinderlinse Z durch ein Zentralstrahlenbündel L2Z des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 im Wesentlichen vollständig bestrahlt wird. According to the invention the cylindrical lens Z is so acted upon by the secondary light beam L2 that a cylinder section area ZA is Z of the cylindrical lens completely irradiated by a central radiation beam L2Z of the secondary light beam L2 substantially. Gleichzeitig läuft ein dazu direkt benachbartes Randstrahlenbündel L2R des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 am Mantel M der Zylinderlinse Z direkt und in im Wesentlichen ungehinderter Form vorbei, und zwar in Form eines Randstrahlenbündels L3R des tertiären Lichtstrahlenbündels L3. At the same time directly adjacent to the edge ray beam L2R of the secondary light beam L2 on the casing M of the cylindrical lens Z runs directly and in a substantially unimpeded past form, in the form of an edge beam L3R of the tertiary light beam L3. Das Zentralstrahlenbündel L2Z des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 erfährt durch Brechung eine Wechselwirkung mit dem Material der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P. Dadurch wird das Zentralstrahlenbündel L2Z zerstreut, aufgeweitet oder aufgespreizt, so dass die einzelnen Strahlen des die Zylinderlinse Z verlassenden Zentralstrahlenbündels L3Z im Wesentlichen in einer wohldefinierten Ebene zerstreut den weiteren Raum durchmessen. The central bundle of rays L2Z of the secondary light beam L2 undergoes by refraction interaction with the material of the cylindrical lens Z of the projection optics P. Thus, the central ray bundle L2Z is ​​scattered, expanded or spread apart so that the individual rays of the cylindrical lens Z leaving the central beam L3Z substantially in a well-defined level scattered by measuring the other room.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 sind zwei Randstrahlen L2R bzw. L3R des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 bzw. des tertiären Lichtstrahlenbündels L3 vorgesehen. In the embodiment of Fig. 1, two marginal rays L2R and L3R of the secondary light beam L2 and the tertiary light beam L3 are provided. Diese Randstrahlenbündel L2R, L3R führen in der Anwendung zur Ausbildung von Punktmarken MP, wenn ein Objekt, z. These boundary beam bundles L2R, L3R result in the application to the formation of point marks MP when an object, such. B. in Form einer Wand W, vom tertiären Lichtstrahlenbündel L3 getroffen wird. B. is made in the form of a wall W of the tertiary light beam L3. In der Anordnung der Fig. 1 ist das so genannte Nahfeld gezeigt, bei welchem die beiden Randstrahlenbündel L2R, L3R noch zu separierten Punktmarken MP führen. In the arrangement of Fig. 1, the so-called near field is shown in which the two edge ray beam L2R, L3R still result in separated point markers MP.
Gleichzeitig ist auf der Wand W auch die entsprechende Linienmarke ML gezeigt, die durch die entsprechenden Zentralstrahlenbündel L3Z des tertiären Lichtstrahlenbündels L3 erzeugt wird. At the same time the corresponding line mark ML generated by the corresponding central rays bundle L3Z of the tertiary light beam L3 on the wall W shown.

Die Randstrahlenbündel L3R des tertiären Lichtstrahlenbündels L3 bilden somit Strahlenbündel LMP für Punktmarken, während das Zentralstrahlenbündel L3Z des tertiären Lichtstrahlenbündels L3 ein Strahlenbündel LML für die Linienmarke bildet. The edge ray beam L3R of the tertiary light beam L3 thus forming ray bundles for LMP point markers, while the central beam bundle L3Z of the tertiary light beam L3 forms a beam for the line LML brand.

Zur Beeinflussung der Geometrie des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 und der entsprechenden Randstrahlen L2R bzw. Zentralstrahlen L2Z ist bei der Ausführungsform der Fig. 1 zwischen der Kollimationsoptik K und der Projektionsoptik P eine Blendeneinrichtung B vorgesehen. In order to influence the geometry of the secondary light beam L2 and the corresponding edge rays L2R or central rays L2Z in the embodiment of Fig. 1, between the collimating lens and the projection optical system K P is a diaphragm device B provided.

Die Fig. 2 zeigt einen zu dem Aufbau der Fig. 1 ähnlichen Aufbau für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erzeugung und Aussendung von Lichtmarken. Fig. 2 shows a similar to the configuration of Fig. 1 construction of an inventive apparatus 1 for generating and emitting light brands. Dort besteht die Lichtquelleneinrichtung Q aus einer Laserdiode bzw. aus einem Laserdiodenarray. Here, the light source device Q of a laser diode or a laser diode array. Ferner ist die Kollimationsoptik dadurch stärker konkretisiert, dass hier die verschiedenen optischen Eingangs- und Ausgangslinsensysteme angedeutet sind. Further, the collimating optics is characterized concrete stronger, that the various input and output optical lens systems are indicated here. Eine Blende wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist hier in der Kollimationsoptik K integriert ausgebildet vorgesehen. A diaphragm as in the embodiment of FIG. 1 is here integrated with the collimating lens K formed is provided.

Fig. 3A zeigt in Form einer Fotografie die auf die Wand W projizierten Lichtmarken in Form der Linienmarke ML und in Form der beiden Punktmarken MP, wie sie bereits auch in der Fig. 1 schematisch angedeutet sind. Fig. 3A shows in the form of a photograph on the wall W projected light marks in the form of the line mark ML and in the form of the two point markers MP, as have already been indicated schematically in FIG. 1. Insofern zeigt die Fig. 3A die Verhältnisse des Strahlungsfelds im Nahbereich, also das so genannte Nahfeld der Intensitätsverteilung. Insofar as the Fig. 3A shows the relationships of the radiation field at close range, that is, the so-called near field of the intensity distribution.

Im Gegensatz dazu veranschaulicht die Fig. 3B in Form einer Fotografie die Intensitätsverteilung im so genannten Fernfeld, also vergleichsweise weit von der Vorrichtung 1 zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken entfernt. In contrast, the Figure, the intensity distribution is illustrated. 3B in the form of a photograph in the so-called far field, that is comparatively far from the device 1 is removed for producing and projecting light marks. Dabei haben sich aufgrund der Eigenschaften der optischen Anordnung und des verwendeten Lichts die beiden Randstrahlen L3R des tertiären Lichtstrahlenbündels L3 durch Interferenz überlagert, so dass neben der Linienmarke ML auf der Wand W nunmehr ausschließlich eine einzige überlagerte Punktmarke MP erkennbar ist. In this case, due to the characteristics of the optical arrangement and the light used, the two marginal rays L3R of the tertiary light beam L3 are superimposed by interference, so that, besides the line mark ML on the wall W is now a single superimposed point mark MP is only recognizable.

Die Fig. 4A bis 5B veranschaulichen verschiedene geometrische Verhältnisse zwischen dem sekundären Lichtstrahlenbündel L2 der verwendeten Blende B oder Blendeneinrichtung B und der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P. FIGS. 4A through 5B illustrate various geometric relationships between the secondary light beam L2 of the aperture used B or diaphragm device B and the cylindrical lens Z of the projection optics P.

Bei den nachfolgenden Figuren ist vorausgesetzt, dass der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P ein Kreiszylinder zugrunde liegt, welcher als Grundfläche einen Kreis mit dem Radius R aufweist. In the following Figures it is assumed that the cylindrical lens Z of the projection optical system P is a circular cylinder based on having as a base a circle with the radius R. Entsprechend hat in den nachfolgenden Figuren die Zylinderlinse Z einen effektiven oder optischen Wirkdurchmesser D, welcher dem 2-fachen Radius R entspricht. Accordingly, in the subsequent figures, the cylindrical lens effective Z or optical effective diameter D, which corresponds to the 2-times the radius R. Alle weiteren Angabe sind somit relative Angaben im Vergleich zum Radius R der Zylinderlinse Z zugrunde liegenden Kreisgrundfläche. All other limits is thus relative values ​​underlying compared to the radius R of the cylindrical lens Z circle footprint.

Weiterhin wird nachfolgend vorausgesetzt, dass das sekundäre Lichtstrahlenbündel L2 einen elliptischen Querschnitt aufweist mit einer großen Halbachse a und einer kleinen Halbachse b. Furthermore it is assumed hereinafter that the secondary light beam L2 has an elliptical cross-section having a semi-major axis a and a small semi-axis b.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4A ist die große Halbachse a senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z orientiert und entspricht in etwa dem 8-fachen Radius der Zylinderlinse Z bzw. dem einfachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z. Die kleine Halbachse b des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 ist parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z ausgerichtet und entspricht in ihrer Ausdehnung dem doppelten Radius R der Zylinderlinse Z oder dem optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z. Bei der Ausführungsform der Fig. 4A wird eine kreisförmige Blende B mit einem Blendendurchmesser Rkb verwendet, welcher dem doppelten optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z, also dem 4-fachen Radius der Zylinderlinse Z entspricht. In the embodiment of Fig. 4A, the semimajor axis a is oriented perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and roughly corresponds to the 8-times the radius of the cylindrical lens Z and the simple optical effective diameter D of the cylindrical lens Z. The small semi-axis b of the secondary light beam L2 is aligned parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and corresponds in its extent twice the radius R of the cylindrical lens Z or the optical effective diameter D of the cylindrical lens Z. in the embodiment of Fig. 4A is a circular diaphragm B having an aperture diameter Rkb which corresponds to twice the effective optical diameter D of the cylindrical lens Z, that is 4 times the radius of the cylindrical lens Z. Die Blende B und das sekundäre Lichtstrahlenbündel L2 sind zueinander konzentrisch angeordnet. The diaphragm B and the secondary light beam L2 are arranged concentrically to each other. Dargestellt sind auch die Randstrahlenbündel L2R des sekundären Lichtstrahlenbündels L2, die am Mantel M der Zylinderlinse Z vorbeilaufen. Also shown the edge ray beam L2R of the secondary light beam L2, which pass on the casing M Z of the cylindrical lens is. Erkennbar ist auch das Zentralstrahlenbündel L2Z des sekundären Lichtstrahlenbündels L2, welches den Zylinderabschnittsbereich ZA der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P im Wesentlichen vollständig durchstrahlt. Apparent is also the central radiation beam L2Z of the secondary light beam L2, which completely irradiated the cylinder section area ZA of the cylindrical lens Z of the projection optical system P substantially.

Im Gegensatz zur Fig. 4A wird bei der Fig. 4B eine rechteckförmige Blende B verwendet. In contrast to the Fig. 4A and 4B, a rectangular diaphragm B is in the Fig. Used. Diese besitzt eine Längskante oder lange Kante c = 5 R = 2,5 D, welche senkrecht steht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z. Die kleine Kante d = 3 R = 1,5 D ist zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z parallel ausgerichtet. This has a longitudinal edge or long edge c = 5 R = 2.5 D, which is perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z. The small edge d = 3 R = 1,5 D is aligned parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z. Auch bei dieser Anordnung ist der Querschnitt des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 konzentrisch mit der Rechteckblende ausgebildet. Also in this arrangement, the cross section of the secondary light beam L2 is formed concentrically with the rectangular aperture.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5A bis 6B ist die große Halbachse a des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 parallel ausgerichtet zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z und besitzt eine Ausdehnung, welche dem 12-fachen Radius R der Zylinderlinse Z bzw. dem 6-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z entspricht. In the embodiment of FIGS. 5A to 6B, the semi-major axis a of the cross section of the secondary light beam L2 is parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and has an extension corresponding to the 12-times the radius R of the cylindrical lens Z and the 6-times optical effective diameter D of the cylindrical lens Z corresponds. Die kleine Halbachse b des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 ist jeweils senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z ausgebildet und besitzt eine Ausdehnung, welche dem 4-fachen Radius R der Zylinderlinse Z bzw. dem doppelten optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z entspricht. The small semi-axis b of the cross section of the secondary light beam L2 is in each case perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and has an extent corresponding to the 4-times the radius R of the cylindrical lens Z and the dual optical effective diameter D of the cylindrical lens Z.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 5A und 5B sind kreisförmige Blenden B vorgesehen, und zwar konzentrisch zum Querschnitt des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 und mit Radien Rkb = 4 R = 2 D bzw. Rkb = 6 R = 3 D. In the embodiments of FIGS. 5A and 5B circular aperture B are provided and concentrically to the cross section of the secondary light beam L2 and with radii Rkb = 4 R = 2 D or Rkb = 6 R = 3 D.

Bei den Fig. 6A und 6B ist jeweils eine rechteckförmige Blende B vorgesehen, und zwar mit einer langen Kante c parallel bzw. senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z. Die lange Kante c hat eine Ausdehnung, die dem 4-fachen Radius R der Zylinderlinse (2-fachen optischen Wirkdurchmesser D) bzw. dem 6-fachen Radius der Zylinderlinse Z (3-fachen optischen Wirkdurchmesser D) entspricht. In FIGS. 6A and 6B, a rectangular diaphragm B is provided in each case, with one long edge c parallel or perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z. The long edge c has an extension which R 4 times the radius of the cylindrical lens (2 times the effective optical diameter D) and 6 times the radius of the cylindrical lens Z (3 times the effective optical diameter D) corresponds. Die kurze Kante d der Rechteckblende B der Fig. 6A und 6B erfüllt die Bedingungen d = 3 R = 1,5 D bzw. d = 4 R = 2 D. The short edge of the rectangular aperture d B of FIG. 6A and 6B = 3 R = 1,5 D and d = 4 R = 2 d satisfies the conditions D.

Fig. 7 bis 10 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken, bei welchen der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P ein Schiefzylinder zugrunde liegt, und zwar mit gegenüber der Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z um 45° geneigten Endflächen A, welche darüber hinaus derart verspiegelt und angeordnet sind, dass ein Teil des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 daran derart reflektiert werden kann, dass senkrecht zur Projektionsebene für die Linienmarke ML externe und weitere Punktmarken (MPe) projizierbar und abbildbar sind. FIGS. 7 to 10 show embodiments of the inventive device 1 for producing and projecting light marks, in which the cylindrical lens Z of the projection optical system P a sloping cylinder is based, with respect to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z by 45 ° inclined end faces A, which also addition, such a mirror and are arranged such that a part of the secondary light beam L2 can be reflected thereon such that perpendicular to the plane of projection of the line mark ML and other external point markers (MPE) can be projected and imaged. Diese zusätzlichen und externen Punktmarken oder Fleckmarken MPe werden über an den spiegelnden Endflächen A der Zylinderlinse Z reflektierte Lichtstrahlenbündel LMMe vermittelt, wie das in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. These additional and external dot marks or stain marks MPe be transferred to the reflective end surfaces A of the cylindrical lens Z reflected light beam LMMe conveyed, as is shown schematically in Fig. 7.

Fig. 8 zeigt eine weiter schematisierte und geschnittene Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten Situation, wobei hier auch weitere Dimensionierungsangaben vorgesehen sind. Fig. 8 shows a further schematic and sectional side view the situation illustrated in Fig. 7, which are also provided more sizing details here. Der Durchmesser der Zylinderlinse Z ist wieder mit R bezeichnet. The diameter of the cylindrical lens Z is again designated by R. Der Zylinderabschnittsbereich ZA, welcher ausgebildet ist, die Linienmarke zur Erzeugung zu projizieren, besitzt hier eine Höhe, welche dern 1,8-fachen Radius R der Zylinderlinse Z entspricht. The cylinder section area ZA, which is designed to project the line mark to produce, in this case has a height which countries 1.8 times the radius R corresponds to the cylindrical lens Z.

Fig. 9 zeigt Details in Bezug auf das sekundäre Lichtstrahlenbündel L2 und die Blende B, wie sie bei einer besonderen Ausführungsform der in der Fig. 7 und 8 gezeigten Vorrichtung 1 zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken verwendet werden könnten. Fig. 9 shows details with respect to the secondary light beam L2 and the aperture B, as might be used in a particular embodiment of the device 1 shown in Fig. 7 and 8 for generating and projecting light marks.

Auch bei der Ausführungsform von Fig. 9 ist die große Halbachse a, die in Fig. 9 nicht dargestellt ist, parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z ausgerichtet und besitzt eine Ausdehnung, welche dem 9-fachen Radius R der Zylinderlinse Z bzw. dem 4,5-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z entspricht. Also in the embodiment of FIG. 9 is the semi-major axis a, which is not shown in Fig. 9, oriented parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and has an extension, which 9-times the radius R of the cylindrical lens Z and the 4 , 5 times the effective optical diameter of the cylindrical lens corresponds to D Z. Die kleine Halbachse b des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 ist senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z ausgedehnt und besitzt eine Erstreckung von etwa dem 3-fachen Radius R der Zylinderlinse Z bzw. dem 1,5-fachen optischen Wirkdurchmesser D der Zylinderlinse Z. Die Blende B besteht aus einer kreisförmigen Platte mit drei Ausnehmungen B1, B2 und B3. The small semi-axis b of the cross section of the secondary light beam L2 is extended perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z and has a dimension of approximately 3 times the radius R of the cylindrical lens Z and 1.5 times the effective optical diameter D of the cylindrical lens Z. diaphragm B is made of a circular plate with three recesses B1, B2 and B3. Die erste Ausnehmung B1 besitzt Recheckform zur Erzeugung der Randstrahlenbündel L2R und des Zentralstrahlenbündels L2Z zur Erzeugung der eigentlichen Linienmarke ML und der eigentlichen Punktmarke MP. The first recess B1 has rectangular shape for generating the radiation beam L2R edge and the central beam L2Z for generating the actual line mark ML and the actual point mark MP. Die lange Kante c = 3,5 R = 1,75 D ist senkrecht zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z ausgerichtet, wogegen die kurze Kante d = 1,6 R = 0,8 D parallel zur Symmetrieachse X der Zylinderlinse Z angeordnet ist. The long edge c = 3.5 R = 1.75 D oriented perpendicular to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z, while the short edge D = 1.6 is disposed parallel to the symmetry axis X of the cylindrical lens Z d R = 0.8. Die Ausnehmungen B2 und B3 der Blendeneinrichtung B sind im Wesentlichen gleichartig, kreisförmig und besitzen eine Radius Rkb = 1,7 R = 0,85 D. Diese kreisförmigen Ausnehmungen B2 und B3 sind mit den Zylinderendflächen A, welche verspiegelt sind, in etwa konzentrisch ausgebildet. The recesses B2 and B3 of the diaphragm device B are essentially identical, circular and have a radius R = 0.85 Rkb = 1.7 D. These circular recesses B2 and B3 are connected to the cylinder end A, which are mirror-coated, is formed in approximately concentric ,

Fig. 10 zeigt in perspektivischer Ansicht von oben die Verhältnisse, wie sie sich bei der Anwendung der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Anordnung ergeben können. Fig. 10 shows in a perspective view from above of the conditions as they may arise in the application of the arrangement shown in FIGS. 7 to 9. In der Anordnung der Fig. 10 ist das einfallende sekundäre Lichtstrahlenbündel L2 nicht dargestellt. In the arrangement of Fig. 10, the secondary incident light beam L2 is not shown. An der Zylinderlinse Z der Projektionsoptik P in Form eines Schiefzylinders sind obere und untere Endflächen A als Spiegel ausgebildet. upper and lower end surfaces A are formed as a mirror on the cylindrical lens Z of the projection optical system P in the form of a swash cylinder. An diesen spiegelnden Endflächen der Zylinderlinse Z werden Anteile des hier nicht dargestellten sekundären Lichtstrahlenbündels L2 senkrecht nach oben bzw. nach unten reflektiert, und zwar in Form von Strahlenbündeln LMMe für auszubildende externe Punktmarkierungen MPe. Portions of the not shown secondary light beam L2 are reflected vertically upward or downward on this reflective end faces of the cylindrical lens Z, in the form of beams to be formed for external LMMe dot marks MPe. Die Formulierung "senkrecht" bezieht sich auf diejenige Ebene, die vom tertiären Strahlenlichtbündel L3Z oder dem Linienmarkenstrahlenbündel LML gebildet wird. The phrase "vertical" refers to that plane which is formed from the tertiary radiation beam L3Z or line mark beam bundle LML. Dargestellt sind auch die Punktmarkenstrahlenbündel LMP, die auch hier wieder in Form der Randstrahlen L3Z des tertiären Strahlenbündels L3 in Erscheinung treten. Also shown the dot mark LMP-ray beam, which also occur here again in the form of marginal rays L3Z of the tertiary beam L3 in appearance are.

Die Fig. 11A und 11B zeigen noch einmal erfindungsgemäße Vorrichtungen 1, die in Form von Modulen A und B ausgebildet sind, und zwar in seitlichen Querschnittsansichten. FIG. 11A and 11B again show devices according to the invention 1, which are formed in the form of modules A and B, in the lateral cross-sectional views. Das Modul A entspricht in etwa einer Ausführungsform, wie sie in den Fig. 7 bis 10 dargestellt ist. Module A corresponds approximately to one embodiment, as shown in FIGS. 7 to 10. Dagegen besitzt das Modul B im Wesentlichen die Struktur, wie sie in den Fig. 1 bis 6B dargestellt ist. In contrast, the module B having the structure as shown in Figs. 1 to 6B mainly.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung der Module A und B im Bereich einer Positioniervorrichtung 10. Diese Positioniervorrichtung 10 wird gebildet von einem Modulnträger G, z. Fig. 12 shows an arrangement of modules A and B in the area of ​​a positioning device 10. The positioning device 10 is formed by a module carrier G, z. B. in Form eines Gehäuses, in oder an welchem die Module A und B, und gegebenenfalls auch weitere Module befestigt und angeordnet sind. B. are fixed in the form of a housing, in or on which the modules A and B, and optionally also other modules and arranged. Die Anordnung der Module A und B erfolgt derart, dass die von den tertiären Lichtstrahlenbündeln L3 jeweils aufgespannten Ebenen etwa senkrecht zueinander stehen und dass die von den jeweiligen Punktmarkenstrahlenbündeln LMP definierten Geraden ebenfalls senkrecht aufeinander stehen. The arrangement of the modules A and B is such that each plane defined by the tertiary light beams L3 planes are approximately mutually perpendicular, and that the straight lines defined by the respective point marker beams LMP are also perpendicular to each other. Das Gehäuse oder der Modulnträger G ist an einem Pendelfaden F derart befestigt, so dass bei senkrechter Ausrichtung des durch den Pendelfaden F und den Modulnträger G gebildeten Pendels, z. The housing or the module carrier G is attached to a pendulum thread F in such a way so that in a vertical position of the pendulum formed by the shuttle thread F and the module carrier G, z. B. im Schwerefeld der Erde, der Pendelfaden F auf der durch das Modul A definierten Ebene senkrecht steht und zu der durch das Modul B definierten Ebene parallel verläuft. B. in the gravitational field of the earth, the shuttle thread F on the plane defined by the module A plane is perpendicular and parallel to the plane defined by the module B plane.

Die in den Fig. 13 bis 14B gezeigten Anordnungen beschreiben mögliche Positionierungen und Orientierungen, wie sie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 6B bzw. bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 bis 10 denkbar sind. The arrangements shown in FIGS. 13 to 14B describe possible positions and orientations, as they are also conceivable in the embodiment according to FIGS. 1 to 6B and in the embodiment shown in FIGS. 7 to 10. Gemäß Fig. 13 kann eine Anordnung gemäß der Fig. 1 bis 6B drei verschiedene grundsätzliche Positionierungen zueinander annehmen. According to Fig. 13 an arrangement 1 to 6B, according to the FIG. Each assume three different basic positions. Bei der Ausführungsform der Fig. 7 bis 10 sind dagegen nur zwei grundsätzlich unterschiedliche Positionierungen im zweidimensionalen Raum möglich. In the embodiment of Fig. 7 to 10, however, only two fundamentally different positions in two dimensional space are possible.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken Inventive device for producing and projecting light marks
a a
Große Halbachse des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 Semi-major axis of the secondary light beam L2
A A
Endfläche end face
b b
Kleine Halbachse des sekundären Lichtstrahlenbündels L2 Semi-minor axis of the secondary light beam L2
B B
Blendeneinrichtung aperture means
c c
Erste Kante der Rechteckblende First edge of the rectangular aperture
d d
Zweite Kante der Recheckblende Second edge of Recheckblende
D D
Kollimationsoptik, Kollimator, effektiver oder wirksamer Durchmesser, Wirkdurchmesser der Zylinderlinse Collimation lens, collimator, more effective or more effective diameter, effective diameter of the cylindrical lens
L1 L1
Primäres Lichtstrahlenbündel, primäres Licht, Primärlicht Primary light beams, the primary light, the primary light
L2 L2
Sekundäres Lichtstrahlenbündel, sekundäres Licht, Sekundärlicht Secondary light beams, secondary light, the secondary light
L2R L2R
Randstrahlenbündel Rand ray beam
L2Z L2Z
Zentralstrahlenbündel Central ray beam
L3 L3
Tertiäres Lichtstrahlenbündel, Tertiärlicht Tertiary light beam tertiary light
L3R L3R
Randstrahlenbündel, Strahlenbündel für Punktmarke Edge beam radiation beam for point mark
L3Z L3Z
Zentralstrahlenbündel, Strahlenbündel für Linienmarke Central beam radiation beam for line mark
LM LM
Markierungstrahlenbündel Mark-ray beam
LML LML
Strahlenbündel für Linienmarke Ray beam for line mark
LMP LMP
Strahlenbündel für Punktmarke Ray beam for point mark
M M
Mantel coat
MPe MPe
Externe und weitere Punktmarke External and other point mark
ML ML
Linienmarke line brand
MP MP
Punktmarke point mark
P P
Projektionsoptik projection optics
Q Q
Lichtquelleneinrichtung Light source means
R R
Radius der Zylinderlinse Z Radius of the cylindrical lens Z
Rkb Rkb
Radius Kreisblende Radius circular aperture
W W
Wand wall
X X
Symmetrieachse der Zylinderlinse Z Axis of symmetry of the cylindrical lens Z
Z Z
Zylinderlinse cylindrical lens
ZA ZA
Zylinderabschnitt der Zylinderlinse Cylindrical portion of the cylindrical lens

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Erzeugen und Projizieren von Lichtmarken, mit: Apparatus for generating and projecting light marks, with:
    einer Lichtquelleneinrichtung (Q), welche zur Erzeugung und Aussendung eines primären Lichtstrahlenbündels (L1) ausgebildet und vorgesehen ist, a light source device (Q), which is for generating and emitting a primary light beam (L1) and is provided,
    einer Kollimationsoptik (K), welche zum Empfang des primären Lichtstrahlenbündels (L1) und zu dessen Kollimation, Parallelisierung und dabei Aufweitung in ein sekundäres Lichtstrahlenbündel (L2) sowie zum gerichteten Aussenden des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) ausgebildet und vorgesehen ist, und is a collimating lens (K), which for receiving the primary light beam (L1) and for its collimation, parallelization and thereby expansion in a secondary light beam (L2) and for directional emission of the secondary light beam (L2) and is provided, and
    einer Projektionsoptik (P), welche zum Empfang zumindest eines Teils (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) und zur Wandlung des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in mindestens ein für mindestens eine Lichtmarke (ML, MP) geeignetes tertiäres Lichtstrahlenbündel (L3) oder Markierungsstrahlenbündel (LM) und dessen Ausgabe und dabei Projektion mindestens einer Lichtmarke (ML, MP) ausgebildet und vorgesehen ist, a projection optical system (P) for receiving at least a portion (L2Z) of the secondary light beam (L2) and for conversion of the secondary light beam (L2) in at least one of at least one light mark (ML, MP) suitable tertiary light beam (L3) or marking beam bundle is formed (LM) and its output, and thereby projection of at least one light mark (ML, MP) and provided
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass die Projektionsoptik (P) mit dem sekundären Lichtstrahlenbündel (L2) oder einem Teil (L2Z) davon derart beaufschlagbar ist, that the projection optics (P) to the secondary light beam (L2) or a part (L2Z) of which is acted upon in such a way,
    dass ein Bereich (ZA) der Projektionsoptik (P) im Wesentlichen von einem Zentralstrahlenbündel (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) im Wesentlichen vollständig durchstrahlbar ist, that an area (ZA) of the projection optics (P) substantially from a central ray bundle (L2Z) of the secondary light beam (L2) is substantially completely penetrable,
    dass mindestens ein Randstrahlenbündel (L2R) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) benachbart zum Zentralstrahlenbündel (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) unmittelbar am Rand oder Mantel des Bereichs der Projektionsoptik (P) vorbei aussendbar ist, that at least one edge beams (L2R) of the secondary light beam (L2) adjacent to the central beams (L2Z) (P) has been be emitted of the secondary light beam (L2) directly on the edge or shell of the area of the projection optics,
    dass das Zentralstrahlenbündel (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) durch Wechselwirkung mit der Zylinderlinse (Z) zerstreubar und als Teil (L3Z) des tertiären Lichtstrahlenbündels (L3) oder als Linienmarkenstrahlenbündel (LML) für eine Lichtmarke (ML) im Wesentlichen in Form einer Linie projizierbar ist und that the central beams (L2Z) of the secondary light beam (L2) by interaction with the cylindrical lens (Z) dispersible and as part (L3Z) of the tertiary light beam (L3) or as a line mark beam bundle (LML) for a light mark (ML) is substantially in the form of a line can be projected and
    dass das mindestens eine Randstrahlenbündel (L2R) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) als Teil (L3R) des tertiären Lichtstrahlenbündels (L3) oder als Punktmarkenbündel (LMP) für eine Lichtmarke (MP) im Wesentlichen in Form eines Punkts oder eines Flecks projizierbar ist. the at least one edge beams (L2R) of the secondary light beam (L2) as part (L3R) of the tertiary light beam (L3), or as a point mark beam (LMP) for a light mark (MP) is substantially projected in the form of a point or a spot.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, Device according to claim 1,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass die Projektionsoptik (P) eine Zylinderlinse (Z) aufweist und that the projection optics (P) comprises a cylinder lens (Z) and
    dass die Zylinderlinse (Z) mit dem sekundären Lichtstrahlenbündel (L2) oder einem Teil (L2Z) davon derart beaufschlagbar ist, that the cylindrical lens (Z) with the secondary light beam (L2) or a part (L2Z) of which is acted upon in such a way,
    dass ein Zylinderabschnittsbereich (ZA) der Zylinderlinse (Z) als der Bereich (ZA) der Projektionsoptik (P) im Wesentlichen von einem Zentralstrahlenbündel (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) für die Lichtmarke (ML) im Wesentlichen in Form einer Linie im Wesentlichen vollständig durchstrahlbar ist und that a cylinder section area (ZA) of the cylindrical lens (Z) than the area (ZA) of the projection optics (P) substantially from a central ray bundle (L2Z) of the secondary light beam (L2) for the light mark (ML) is substantially in the form of a line substantially is completely penetrable and
    dass mindestens ein Randstrahlenbündel (L2R) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) benachbart zum Zentralstrahlenbündel (L2Z) des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) für die Lichtmarke (MP) im Wesentlichen in Form eines Punkts oder eines Flecks unmittelbar am Rand oder Mantel des Zylinderabschnittsbereich (ZA) vorbei aussendbar ist. that at least one edge beams (L2R) of the secondary light beam (L2) adjacent to the central beams (L2Z) of the secondary light beam (L2) for the light mark (MP) is substantially in the form of a point or a spot directly on the edge or mantle of the cylindrical section area (ZA) is over be emitted.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinrichtung (Q) zur Erzeugung und Aussendung im Wesentlichen kohärenten und/oder monochromatischen Lichts für das primäre Lichtstrahlenbündel (L1) ausgelegt ist. characterized in that the light source means is arranged (Q) for generating and emitting substantially coherent and / or monochromatic light for the primary light beam (L1).
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinrichtung (Q) eine Laserlichtquelle aufweist oder von einer solchen gebildet wird. characterized in that the light source device (Q) has a laser light source or is formed from such.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinrichtung (Q) eine Laserdiode oder eine Anordnung einer Mehrzahl Laserdioden aufweist oder von einer solchen gebildet wird. characterized in that the light source device (Q) is a laser diode or an arrangement having a plurality of laser diodes or is formed from such.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Strahlformung bezüglich des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) zwischen der Kollimationsoptik (K) und der Projektionsoptik (P) eine Blendeneinrichtung (B) vorgesehen ist. characterized in that for beam shaping with respect to the secondary light beam (L2) between the collimating lens (K) and the projection optical system (P) has an aperture device (B) is provided.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, Device according to claim 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (B) eine Kreisblende oder eine Rechteckblende aufweist oder von dieser gebildet wird, welche jeweils insbesondere im Wesentlichen konzentrisch zum Querschnitt des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) vorgesehen und angeordnet ist. characterized in that the aperture device (B) comprises a circular aperture or a rectangular aperture or is formed from this, which is provided and arranged in each case in particular, substantially concentric with the cross section of the secondary light beam (L2).
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlinse (Z) in Form eines Kreiszylinders ausgebildet ist, insbesondere mit einem gegebenen Radius (R) für die zugrunde liegende Kreisgrundfläche und mit einer Symmetrieachse (X). characterized in that the cylindrical lens (Z) is in the form of a circular cylinder, especially with a given radius (R) of the underlying circular base surface and with an axis of symmetry (X).
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlinse (Z) einen optischen Wirkdurchmesser (D) aufweist, welcher insbesondere dem doppelten Radius (R) der zugrunde liegenden Kreisgrundfläche entspricht. characterized in that the cylindrical lens (Z) has an effective optical diameter (D), which in particular twice the radius (R) corresponds to the circular base surface underlying them.
  10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl der Art und Geometrie der Lichtquelleneinrichtung (Q), der Kollimationsoptik (K) und/oder deren geometrischen und/oder Lagebeziehung zueinander das sekundäre Lichtstrahlenbündel (L2) mit einem im Wesentlichen elliptischen Querschnitt ausbildbar ist, und zwar mit einer großen Halbachse (a) und einer kleinen Halbachse (b). characterized in that by selecting the type and geometry of the light source device (Q), the collimating lens (K) and / or their geometric and / or positional relationship to one another, the secondary light beam (L2) can be formed with a substantially elliptical cross-section, with a semi-major axis (a) and a semi-minor axis (b).
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, Device according to claim 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die große Halbachse (a) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa senkrecht zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z) verlaufend gewählt und ausgebildet ist. characterized in that the semi-major axis (a) of the cross section of the secondary light beam (L2) is selected to extend substantially perpendicular to the axis of symmetry (X) of the cylindrical lens (Z) and formed.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, Device according to claim 11,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass die große Halbachse (a) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa dem 8-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 4-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht und/oder that the semi-major axis (a) of the cross section of the secondary light beam (L2) in approximately 8 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about 4 times the effective optical diameter (D) of the cylindrical lens (Z) corresponds to and / or
    dass die kleine Halbachse (b) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa dem 2-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. dem 1-fachen Wirkdurchmesser der Zylinderlinse (Z) entspricht. that the small half-axis (b) of the cross section of the secondary light beam (L2) in approximately the 2-times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) or the 1-times the effective diameter of the cylindrical lens (Z) corresponds.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, Device according to one of claims 11 or 12,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass eine Kreisblende (B) vorgesehen ist, deren Radius (Rkb) etwa dem 4-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 2-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht oder that a circular aperture (B) is provided whose radius corresponds to (Rkb) is approximately 4 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about 2 times the optical effective diameter (D) of the cylindrical lens (Z) or
    dass eine Rechteckblende (B) vorgesehen ist, mit einer ersten Kante (c) senkrecht zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z), welche etwa dem 3-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 1,5-fachen optischen Wirkdurchmesser der Zylinderlinse (Z) entspricht, und mit einer zweiten Kante (d) parallel zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z), welche etwa dem 5-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 2,5-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht. that a rectangular aperture (B) is provided having a first edge (c) perpendicular to the axis of symmetry (X) of the cylindrical lens (Z) which is approximately 3 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) or about 1.5 times the effective optical diameter of the cylindrical lens (Z), and with a second edge (d) to the symmetry axis parallel (X) of the cylindrical lens (Z) which is about 5 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about the 2.5 times the effective optical diameter (D) of the cylindrical lens (Z) corresponds.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 10, Device according to claim 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die große Halbachse (a) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa parallel zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z) verlaufend gewählt und ausgebildet ist. characterized in that the semi-major axis (a) of the cross section of the secondary light beam (L2) in approximately parallel to the axis of symmetry (X) of the cylindrical lens (Z) is selected to extend and formed.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, Device according to claim 14,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass die große Halbachse (a) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa dem 12-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 6-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht und/oder that the semi-major axis (a) of the cross section of the secondary light beam (L2) in approximately 12 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) or about 6 times the effective optical diameter (D) of the cylindrical lens (Z) corresponds to and / or
    dass die kleine Halbachse (b) des Querschnitts des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) in etwa dem 4-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 2-fachen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht. that the small half-axis (b) of the cross section of the secondary light beam (L2) in approximately 4 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about 2 times effective diameter (D) of the cylindrical lens (Z) corresponds.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, Device according to one of claims 14 or 15,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass eine Kreisblende (B) vorgesehen ist, deren Radius (Rkb) etwa dem 4-fachen oder 6-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 2-fachen bzw. etwa dem 3-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht oder that a circular aperture (B) is provided, the radius (Rkb) is about 4 times or 6 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about 2 times or (about 3 times the effective optical diameter D ) corresponds to the cylindrical lens (Z) or
    dass eine Rechteckblende (B) vorgesehen ist, mit einer ersten Kante (c) senkrecht zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z), welche etwa dem 3-fachen oder etwa dem 6-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 1,5-fachen oder etwa dem 3-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht, und mit einer zweiten Kante (d) parallel zur Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z), welche etwa dem 4-fachen Radius (R) der Zylinderlinse (Z) bzw. etwa dem 2-fachen optischen Wirkdurchmesser (D) der Zylinderlinse (Z) entspricht. that a rectangular aperture (B) is provided having a first edge (c) perpendicular to the axis of symmetry (X) of the cylindrical lens (Z) which is about 3 times, or about 6 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) or . about 1.5 times, or about 3 times the effective optical diameter (D) of the cylindrical lens (Z), and with a second edge (d) to the symmetry axis parallel (X) of the cylindrical lens (Z) which is approximately the 4 times the radius (R) of the cylindrical lens (Z) and about 2 times the optical effective diameter (D) of the cylindrical lens (Z) corresponds.
  17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, Device according to one of the preceding claims,
    dadurch gekennzeichnet, characterized,
    dass die Zylinderlinse (Z) in Form eines Schiefzylinders ausgebildet ist und mindestens eine gegenüber der Symmetrieachse (X) der Zylinderlinse (Z) geneigte Grundfläche (A) oder Endfläche (A) aufweist, that the cylindrical lens (Z) is in the form of a slant and at least one cylinder with respect to the axis of symmetry (X) of the cylindrical lens (Z) inclined base surface (A) or end face (A),
    dass die Grundfläche (A) oder Endfläche (A) verspiegelt ausgebildet ist, und that the base surface (A) or end face (A) is mirrored, and
    dass durch die Grundfläche (A) oder Endfläche (A) zumindest ein Teil des sekundären Lichtstrahlenbündels (L2) derart reflektierbar ist, dass außerhalb der Ebene, welche durch die Vorrichtung (1) und das tertiäre Lichtstrahlenbündel (L3Z, LML) für die Lichtmarke gebildet wird, eine externe und weitere Lichtmarke (Me) im Wesentlichen in Form eines Punkts oder Flecks abbildbar oder projizierbar ist. that by the base (A) or end face (A) at least a portion of the secondary light beam (L2) is such reflectable that outside the plane formed by the device (1) and the tertiary light beam (L3Z, LML) for the light spot is an external, and other light spot (Me) is substantially imaged in the form of a dot or spot or projected.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, Device according to claim 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass beide Grundflächen (A) oder Endflächen (A) der Zylinderlinse (Z) geneigt, verspiegelt und derart ausgebildet sind, dass zwei externe und weitere Lichtmarken (Me) im Wesentlichen in Form eines Punkts oder Flecks abbildbar oder projizierbar sind. characterized in that both base surfaces (A) or end surfaces (A) of the cylindrical lens (Z) inclined, are mirror-coated and are formed such that two external and other light marks (Me) are substantially imaged in the form of a dot or spot or projected.
EP20040101568 2003-04-17 2004-04-16 Device for producing and projecting light marks Active EP1469282B1 (en)

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DE2003117958 DE10317958B4 (en) 2003-04-17 2003-04-17 Apparatus for generating and projecting light marks
DE10317958 2003-04-17

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